Download PROBLEMA N° 1

OPERACIONES UNITARIAS III – 2013
TRABAJO PRACTICO N°6
Tema: SECADO
_____________________________________________________________________________________
PROBLEMA N°1
Se efectuó en el laboratorio una prueba de secado de una pasta alimenticia. Se colocó
una muestra sobre una bandeja de 0,1 m2 sellada por los bordes de tal forma que el
secado sólo se efectuó sobre la superficie superior. Se hizo circular aire a 1,5 m/s con
una temperatura de bulbo seco de 65°C y una temperatura de bulbo húmedo de 29°C.
La tabla muestra los pesos registrados a diferentes tiempos. El peso del sólido seco fue
de 3,765 kg. A las catorce horas la masa del alimento alcanzó un valor constante.
a) Confeccionar las curva de secado.
b) Confeccionar la curva de velocidad de secado.
b) Determinar el tiempo total (hs.) de secado.
Tiempo (hs)
Masa (kg.)
0
4,820
0,1
4,807
0,2
4,785
0,4
4,749
0,8
4,674
1,0
4,638
1,4
4,565
Tiempo (hs)
Masa (kg.)
1,8
4,491
2,2
4,416
2,6
4,341
3,0
4,269
3,4
4,206
3,8
4,150
4,2
4,130
Tiempo (hs)
Masa (kg.)
4,6
4,057
5,0
4,015
5,4
3,979
5,8
3,946
6,0
3,933
6,5
3,905
7,0
3,885
Tiempo (hs)
Masa (kg.)
7,5
3,871
8,0
3,859
9,0
3,842
10
3,832
11
3,825
12
3,821
14
3,819
PROBLEMA N°2
Una plancha de cartón de dimensiones 100cm x 100cm x1cm se somete a secado por
ambas caras en condiciones constantes. Cuando se introduce en el secadero, su peso es
de 15 kg, y durante las dos primeras horas de secado pierde 5 kg de agua, secándose con
velocidad constante. A partir de ese momento, la velocidad de secado es decreciente, y
después del tiempo suficiente, la velocidad de secado se hace cero, reduciéndose el peso
de la plancha a 7,5 kg. En las condiciones en que se efectúa el secado, la plancha ya no
pierde más peso; sin embargo, la determinación de humedad del sólido a la salida del
secador indica que contiene todavía 1,5 kg de agua. Calcular:
a) La humedad crítica.
b) La velocidad de secado en el periodo antecrítico.
Página 1 de 4
OPERACIONES UNITARIAS III – 2013
TRABAJO PRACTICO N°6
Tema: SECADO
_____________________________________________________________________________________
c) La humedad de equilibrio.
d) La humedad libre en el punto crítico.
PROBLEMA N°3
En un secador de bandejas se secan pimientos, cortados en juliana, en condiciones de
secado constante. Para un contenido inicial de humedad libre de 0,30 kg. agua / kg. s.
seco fueron necesarias 5 hs. de secado del material, hasta alcanzar un contenido de
humedad libre de 0,06 kg. agua / kg. s. seco. El contenido crítico de humedad libre es
0,20 kg. agua / kg. s. seco. Suponiendo que, en el período de velocidad decreciente, la
misma es directamente proporcional al contenido de humedad libre, calcular el tiempo
necesario para secar una muestra desde un contenido de humedad libre de 0,34 hasta
0,03 kg. agua / kg. s. seco. (Sugerencia: Use primero las ecuaciones analíticas para los
periodos de velocidad constante y de velocidad decreciente lineal con el tiempo total
conocido de 5 hs. Después, usar las mismas ecuaciones para las nuevas condiciones).
PROBLEMA N°4
Se desea secar un sólido húmedo en un secador de bandejas en condiciones de estado
estacionario, desde un contenido de humedad libre de 0,40 kg. agua / kg. s. seco hasta
0,02 kg. agua / kg. s. seco. El peso del sólido seco es de 99,8 kg. y el área de la
superficie superior para el secado es de 4,645 m2. La curva de velocidad de secado se
puede representar por medio de la figura 9.5 – 1b (pag. 598 – Geankoplis, 3° Edición).
a) Calcule el tiempo de secado en los períodos de velocidad constante y de velocidad
decreciente, usando para este último un método de integración gráfica.
b) Repita el cálculo para el período de velocidad decreciente, suponiendo que la
velocidad es directamente proporcional al contenido de humedad libre.
c) Determine, en ambos casos, el tiempo total de secado.
Página 2 de 4
OPERACIONES UNITARIAS III – 2013
TRABAJO PRACTICO N°6
Tema: SECADO
_____________________________________________________________________________________
PROBLEMA N°5
Debe secarse una carga de 100 kg. de material granular conteniendo 30% de humedad
(b. h.), en un secadero de bandejas con una superficie de secado de 0,03 m 2/kg. material
seco, hasta una humedad del 15,5% (b.h.). La corriente de aire de salida se encuentra a
T2 =38 ºC, siendo las condiciones de ingreso del aire al secador T1 =77 ºC y Tw = 32,2
ºC. Si en estas condiciones y considerando secado solamente por una cara, la velocidad
de secado es constante e igual a 0,7 g. / s. m 2 y la humedad crítica del 15 % (b.h.), se
desea que:
a) Determine las humedades, en base seca, para la carga, el producto final y la
condición crítica, respectivamente.
b) Determine las respectivas humedades absolutas y entalpías específicas de las
corrientes de aire a la entrada y salida del secador.
c) Determine el caudal volumétrico de aire húmedo necesario y represente los estados
del mismo en un esquema de la carta psicrométrica.
d) Determine el tiempo de secado.
PROBLEMA N°6
Una torta de filtración es colocada en una bandeja (1 pie x 1 pie y profundidad de 1
pulgada) y secada por la superficie superior con aire a temperatura de bulbo húmedo de
80 °F y temperatura de bulbo seco de 120 °F, que fluye en paralelo a la superficie a una
velocidad de 2,5 pies / seg. La densidad de la torta seca es de 120 lb / pie3 y el contenido
crítico de humedad libre es de 0,09 lb. agua / lb. sólido seco. Para el aire que fluye
paralelo a la superficie hc = 0,0128 G0,8 ; donde G = lb. aire / h pie2 y hc = Btu / h °F.
¿Cuánto tiempo se necesitará para secar el material desde un contenido de humedad
libre de 0,20 lb. agua / lb. material seco, hasta el contenido crítico de humedad?.
PROBLEMA N°7
Se desea secar un sólido que contiene 0,075 kg. agua / kg. sólido seco, hasta una
humedad de 0,005 kg. agua / kg. sólido seco. Para ello, se alimentan 645 kg. / h. del
sólido a un secadero aislado térmicamente, en el que circula aire en contracorriente. El
aire se introduce a 100°C, con una humedad de 0,010 kg de agua / kg sólido seco y sale
del secadero a 45°C. Si los sólidos se introducen a 25°C y salen del secadero a 70°C,
Página 3 de 4
OPERACIONES UNITARIAS III – 2013
TRABAJO PRACTICO N°6
Tema: SECADO
_____________________________________________________________________________________
calcular el flujo de aire necesario para llevar a cabo esta operación de secado. Los
calores específicos de los sólidos secos y del agua son 1,465 y 4,18 kJ / kg. °C,
respectivamente. El calor latente de vaporización del agua (o) es de 2490 kJ / kg. agua.
PROBLEMA N°8
El material húmedo con que se alimenta un secador continuo, contiene 50 % (p/p) de
agua y se seca hasta el 27 % (p/p) con aire en contracorriente. El producto seco sale del
secador a un flujo de 907,2 kg. / h. El aire fresco que entra al sistema está a 25,6°C y
tiene 0,007 kg. agua / kg. a. seco. El aire húmedo sale del secador a 37,8°C y 0,020 kg.
agua / kg. a. seco. Una fracción del mismo se recircula y se mezcla con el aire fresco
antes de ingresar al calentador. El aire mezclado y calentado entra al secador a 65,6°C y
0,010 kg. agua / kg. a. seco. El sólido entra al secador a 26,7°C y sale a la misma
temperatura. Determinar:
a) Porcentaje de aire recirculado.
b) Flujo de aire fresco.
c) Calor agregado en el calentador, en kW.
d) Pérdida de calor en el secador.
PROBLEMA N°9
Se desea diseñar un secadero para secar trozos de manzana desde una humedad inicial
del 70% hasta un 5%. Se ha determinado experimentalmente que:
a) La humedad crítica es del 25%.
b) El tiempo de secado a velocidad constante es de 5 minutos.
c) El tramo final de secado se produce a velocidad constantemente decreciente.
Calcular el tiempo necesario para secar cada kg. de producto inicial.
Página 4 de 4